基于IEC 61850标准的新型集中式IED

基于IEC 61850标准的变电站自动化是一种必然趋势。站级总线、过程总线的应用对间隔层智能电子设备(IED)网络接口的实时性、可靠性有很高要求,且数量众多的间隔层IED使变电站网络接线复杂。计算机技术的快速发展使硬件的集成度越来越高,可靠性大幅度提升,间隔层设备将会向集成一体化方向发展,使设计理念为面向变电站整体功能,有利于控制、保护功能的协调并大幅度减少IED数量。提出了一种遵循IEC 61850标准的间隔层新型集中式IED方案,在1台新型集中式IED上实现多台IED所完成的功能,分析研究了其硬件方案、软件结构及内部信息交换方式等关键技术,为实施基于IEC 61850标准的变电站自动化系统提供了一种新的解决方案。     

110 kV智能变电站典型接线型式的IED配置方案研究

为规范智能变电站的IED（智能电子设备）配置方案,指导IED设备的设计制造,研究了110 kV智能变电站的二次设备典型配置方案。结合110 kV变电站主接线形式和运行方式较为固定的特点,给出了内桥、线变组、扩大内桥和单母线分段等四种接线型式下过程层合并单元、智能终端以及间隔层IED的典型配置方案。该配置方案具有以下特点：保留常规互感器,由合并单元实现模拟量数字化;过程层信息传输采用点对点直连模式;变压器保护（包括合并单元）采用双重化配置;中低压间隔采用功能一体化IED,实现就地分散安装。工程实践表明,该方案具有较好的经济性和技术先进性,对常规变电站的智能化改造有一定的指导意义。     

110kV智能变电站典型接线型式的IED配置方案研究

为规范智能变电站的IED(智能电子设备)配置方案,指导IED设备的设计制造,研究了110kV智能变电站的二次设备典型配置方案。结合110kV变电站主接线形式和运行方式较为固定的特点,给出了内桥、线变组、扩大内桥和单母线分段等四种接线型式下过程层合并单元、智能终端以及间隔层IED的典型配置方案。该配置方案具有以下特点:保留常规互感器,由合并单元实现模拟量数字化;过程层信息传输采用点对点直连模式;变压器保护(包括合并单元)采用双重化配置;中低压间隔采用功能一体化IED,实现就地分散安装。工程实践表明,该方案具有较好的经济性和技术先进性,对常规变电站的智能化改造有一定的指导意义。     

数字化变电站过程层通信网络实时性仿真分析

阐述了基于IEC 61850的数字化变电站的三层结构和关键功能技术。对数字化变电站过程层数据信息进行了分析,并对基于IEC 61850-9-2的SV报文及GOOSE报文进行流量大小分析,结合某数字化变电站工程采用OPNET仿真软件对变电站过程层IED设备的端到端延时进行了仿真,并以间隔为单位采用VLAN技术进行了对比分析。结果表明,交换式以太网完全能满足过程层的网络通信,而且采用VLAN技术可以提高网络通信的实时性。     

新一代智能变电站控制保护一体化智能终端研究与开发

适应新一代智能变电站对二次设备功能一体化的要求,对集成保护控制功能的智能变电站一体化智能终端进行研究。结合间隔层和过程层二次设备的工程配置,对一体化智能终端的接口标准化、功能整合、信息共享、整装置的即插即用、软硬件集成以及可靠性设计等进行研究。依托新一代智能变电站层次化保护系统体系架构,提出一种实现间隔功能自治的一体化装置设计方案。采用多CPU信息融合与高速交互技术,在一套装置中集成了合并单元、智能终端、测控和保护装置的功能。基于紧凑型设计原则开发了适用于220 kV线路间隔的智能变电站控制保护一体化智能终端样机。通过测试验证,表明方案能减少二次设备数量,简化智能变电站系统架构。     

与通信协议无关的分布式变电站程序化控制方案

分析了集中式和分布式变电站程序化控制实现方案的优缺点,提出了一种不依赖于站级网络通信协议、以间隔层智能电子设备（IED）为核心的分布式变电站程序化控制实现方案,操作票的存储、执行及操作逻辑的判断均在IED中实现,程序化控制过程中需要操作其他IED则请求站控层设备执行。该程序化控制方案已在CSC-2000变电站自动化系统中实现。该方案既适用于站级网络协议为IEC 61850等国际标准的变电站自动化系统,也适用于站级网络协议为以太网IEC 60870-5-103协议、 CSC-2000协议等企业标准的变电站自动化系统,尤其适合在IEC 61850标准还没有完全普及的过渡时期采用。     

采用SV和GOOSE共口传输的过程层组网方案

为了解决智能变电站过程层组网中采用SV和GOOSE共口传输方式所面临的报文过滤问题,简述了智能变电站过程层网络组网方案,通过分析智能电子设备IED之间的报文流量特征和通信需求,探讨了限制SV和GOOSE两种多播报文的配置方案,从工程应用的角度提出了一种基于VLAN技术的组网方案:根据IEEE802.1Q标签区分SV和GOOSE报文,对两种报文采取不同的VLAN划分原则。搭建试验平台对该方案进行了测试和分析,结果表明:该方案具有减少终端IED接收网络压力、工程实施简单、数据流向清晰的优点。该方案对新一代智能变电站过程层组网具有参考意义。     

高压开关综合监测装置的设计

针对新一代智能变电站集成化设备的技术要求,基于Power PC处理器设计了一种适用于新一代智能变电站的高压开关整合型监测装置。装置将功能分立的机构监测IED、测量IED、避雷器监测IED和监测主IED进行功能整合,完成间隔内高压开关的状态监测、就地诊断功能。试验及现场运行结果表明,装置性能满足精度要求且有效减少了间隔监测装置的数量,具有很好的应用前景和推广价值。     

新一代智能变电站开关综合监测装置研制

针对新一代智能变电站建设需求及国家电网公司对新一代智能变电站集成化设备的技术要求,文中设计了一种适用于新一代智能变电站的高压开关/GIS功能整合型监测装置。根据功能特点将分立的机构监测IED、测量IED、监测主IED、避雷器监测IED功能进行整合,完成间隔内高压开关的状态监测、就地诊断、二次设备在线监测功能。试验及现场运行结果表明,设计的装置有效减少了间隔监测装置的数量,具有很好的应用前景和推广价值。     

采用JADE平台模拟IED即插即用功能的研究

基于JADE平台采用多代理思想建立ACSI服务器模型,在局域网下的两台计算机上实验模拟基于IEC61850的IED设备即插即用功能。重点实现了IED设备对服务器的目录服务获取功能。通过实验验证了IED设备的即插即用过程既是一个设备寻找发现过程,也是一个服务获取和声明过程,验证了设备自描述的正确性和方案的可行性。     

变压器状态监测组件功能整合研究和性能提升设计

传统变压器状态监测组件IED较多,信息交互复杂,装置误报警率高,系统可靠性低。针对上述问题,提出了一种整合型变压器状态监测智能组件性能提升方案。通过对在线监测装置的硬件和软件功能集成及油色谱装置的优化设计,可有效减少变压器状态监测组件的IED数量和提高系统可靠性。基于Xenomai的Linux实时系统的研究,结合嵌入式SQLite数据库和Web Service应用技术,实现变压器在线监测系统的采集功能集成化和诊断流程标准化设计。所设计的智能组件整合了油色谱在线监测、铁心接地电流监测和特高频(UHF)局部放电监测等监测功能,已在重庆220 kV虎啸智能变电站中得到应用,效果良好,充分体现了未来智能监测组件向结构紧凑化、通信标准化和状态可视化的方向发展,具备较好的推广前景。     

真空断路器智能控制装置

介绍了基于新型高性能DSP和复杂可编程逻辑器件（CPLD）真空断路器智能控制装置设计。该装置能满足电力系统对数据处理能力和强实时性的要求,且有较高的可靠性。设置了系统监控、安全联锁、故障报警、短路保护等多种保护功能。设计了CPLD智能控制模块,并进行了时序仿真,验证了设计的正确性,具有较高的智能化水平和可靠性。断路器智能控制的实现对提高电网自动化程度和数字化变电站的发展具有重要意义。     

通用接口转换装置在常规站母线保护智能化改造中的应用

在常规变电站的智能化改造过程中,母线保护的智能化改造工作是难点之一,现有的母线保护智能化改造方案通用性不高,改造工作量大。随着智能变电站的广泛推广应用,亟须寻找一种通用高效的智能化母线保护改造方案。文中依托于多间隔通用接口转换装置及配置映射方法,提出了一种更优化的常规站母线保护智能化改造方案,解决了智能化改造过程中常规间隔设备与智能化间隔设备同时接入智能化母线保护的问题,采用配置映射的方法使改造全程无需修改变电站配置描述文件,减少了改造工作量。     

基于暂态故障信息的多功能一体化智能电子设备

提出一种基于暂态故障信息的集成输电线路保护、测距、录波和测控等多种功能的智能电子设备。硬件方案采用多CPU分布式结构,主要包括以下模块：过程层通信模块、保护模块、测距录波模块、测控模块、站控层通信模块和人机接口模块。暂态故障信息的利用主要体现在保护模块和测距录波模块中,详细介绍了暂态故障信息的利用方法。为了满足智能变电站发展的要求,采用了一些关键技术。该多功能一体化智能电子设备适用于现有的智能变电站,能够提高保护性能和测距精度,降低设备成本和运行维护费用。     

智能高压开关柜IED设计

随着智能变电站的提出,变电站各类一次设备运行信息均需要遵循IEC61850协议上传至信息一体化平台。设计了一种应用于变电站高压开关柜中的智能电子设备(IED)。开关柜IED适应开关柜内各种不同的监测单元,符合IEC61850协议和智能开关柜的要求,便于监控中心远程处理数据。它把多种通信方式整合到一起,实现各个监测单元与IED之间的数据通信和控制。IED采用DSP+ARM双CPU结构,具有保护、测量、处理、通信等功能,功能集成度高,满足智能开关柜通信实时性和高速性的需求。     

数字化变电站过程层仿真测试环境的开发与设计

数字化变电站过程层仿真测试环境主要由硬件仿真装置和配置系统两部分组成。主要用来模拟智能断路器和电子互感器的通信特征,该装置不只仿真单个间隔的过程层设备,不仅对单台保护测控装置进行测试,而是仿真某一电压等级的多个过程层设备,对由大量装置组成的变电站自动化系统进行整体功能和性能的检测,实现对变电站设备系统测试操作;还可以通过一定的算法模拟故障动态过程,产生相应数据,并下载到测试装置内发送采样值报文和GOOSE报文,便可再现动态故障过程,构建一个系统测试环境。     

智能变电站金属氧化物避雷器在线监测智能电子设备的设计

针对智能变电站设计一种金属氧化物避雷器（metaloxidearrester,MOA）在线监测智能电子设备（intelli—gentelectronicdevices,tED）,对MOA的全电流、容性电流、阻性电流、雷击次数、温度和湿度等参数进行运算与初步诊断,与MOA在线监测终端共同实现MOA绝缘状态与运行状态的在线监测,并按照要求将监测结果发送至主IED。该设计采用高级精简指令集计算机微处理器（advancedreducedinstructionsetcomputermicro—processor,ARM）与数字信号处理器（digitalsignalprocessor,DSP）相结合的结构实现快速数据分析、处理以及复杂事务管理;采用IEC61850协议作为智能变电站MOA在线监测IED与主IED、主IED与信息一体化平台之间的通信规约,保障不同厂家之间同类设备的互操作性;采用IRIG-B码实现设备之间的同步,提高了在线监测精确度。该设计在唐山虹桥变电站得到实际运行检验,能够实现预期目标。